二、机械效率教学设计及说课稿

与简单机械相关的综合计算

北海九中 陈惠

教学目标

1.

通过对习题的练习,巩固所学知识. 2.

加深对有用功.总功及机械效率的认识. 教学重难点

对各种简单机械的计算

教学过程

一.引入新课: 复习提问前面学过的相关公式,包括速度,密度,重力,压强,浮力,杠杆平衡条件,功率,做功,机械效率等等

二.进行新课

图一 根据图一,图二,讲解如何计算有用功,总功及机械效率

学生回答:

图二

物体G上升高度为h，所做的功

W有＝Gh 拉力F移动s所做的功W总＝Fs (s＝nh，n为动滑轮上承担物重的绳子段数)

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图三

根据图三,讲解如何计算有用功,总功及机械效率

学生回答: 物体克服摩擦力所做的功

W有＝fs 拉力F移动s所做的功W总＝FS绳＝FnS物

机械效率 (s＝nh，n为动滑轮上承担物重的绳子段数) 专题练习

例1、用如图所示滑轮组拉着重为30 N的物体A匀速前进0.2 m，则绳子自由端移动的距离为_____ m；若物体A与地面的摩擦力为9 N，则拉力所做的有用功是______ J；若实际绳子拉力F＝4 N，则该滑轮组的机械效率为_______．

【解析】由图可知，动滑轮上的绳子股数n＝3，物体移动距离为s物＝0.2 m，所以绳子自由端移动的距离：s绳＝3s物＝3×0.2 m＝0.6 m，拉力克服摩擦力做的有用功W有用＝Fs＝9 N×0.2 m＝1.8 J；拉力做的总功W总＝Fs＝4 N×0.6 m＝2.4 J；滑轮组的机械效率η＝ W有/W总×100%＝ 75%

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例2、往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去．如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为_____；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为_____，重物受到的摩擦力为______．(g取10 N/kg)

【解析】假设斜面很光滑没有摩擦，则工人没有做额外功，总功等于有用功，即FL＝Gh，F×3 m＝120 kg×10 N/kg×1 m，F＝400 N；若实际用力为500 N，斜面的机械效率为η＝W有/W总

×100%＝80%；由于额外功W额＝W总－W有用＝F实L－Gh＝500 N×3 m－120 kg×10 N/kg×1 m＝300 J，则摩擦力f＝ W/L=300J/3m ＝100 N.

3. 如图，将边长为10 cm的正方体物块M用细绳挂在轻质杠杆的一端A点处，在杠杆另一端B点施加竖直向下的力F1＝10 N时，物块M刚好离开地面，杠杆在水平位置平衡．已知OA＝0.3 m，OB＝0.9 m，转轴O光滑且不可移动．(g取10 N/kg)求：

(1)物块M的重力；

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(2)物块M的密度；

(3)现将B端的力F1撤去换成F2，F2＝10 N，方向与竖直线成60°角斜向右下(如图)，杠杆再次在水平位置平衡，求此时物块M对地面的压强．

解：(1)由F1·OB＝G·OA得

F1·OB10 N×0.9 mG＝＝＝30 N OA0.3 m(2)由G=mg得

G30 Nm＝＝＝3 kg g10 N/kgV＝(10 cm)3＝103 m3

－m3 kg33ρ＝＝＝3×10 kg/m

V10－3 m3(3)由F2·OB cos60°＝F′·OA得

1F2·OBcos60°10 N×0.9 m×2F′＝＝＝15 N OA0.3 mF=G- F′=30N-15N=15N,

S=(10 cm)2=102 m2 －P=F/S=15N/102 m2=1500pa －

4.为了监测水库的水位，小明设计了利用电子秤显示水库水位的装

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置．该装置由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成，且杠杆始终在水平位置平衡，OC∶OD＝1∶2，如图所示．已知A的体积VA＝0.03 m3，A所受的重力GA＝600 N，B所受的重力GB＝110 N；当水位上涨到与A的上表面相平时，水面到水库底部的距离h＝20 m．不计滑轮和绳的重力与摩擦．已知水的密度为1×103 kg/m3.求：

(1)水库底部受到水的压强；

(2)A受到的浮力；

(3)此时电子秤受到B对它的压力．

解：(1)水库底部受到水的压强：

p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20 m＝2×105 Pa (2)A受到的浮力：

F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3＝300 N (3)A对滑轮组的拉力：

FA＝GA－F浮＝600 N－300 N＝300 N 杠杆C端受到的拉力：

11FC＝FA＝×300 N＝100 N n3杠杆D端受到的拉力：

由

FCl OC

＝FDl OD得

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FClOC100 N×1FD＝＝＝50 N lOD2电子秤受到B对它的压力：

F压＝GB－FD＝110 N－50 N＝60 N

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